浅谈高效电机的节材与发展

王晨明　王敬涛　何丽鹏

摘要：本文以7.5Kw，6P电机为例，阐述高效电机节材思路及实验成果，并针对传统高效电机成本高的问题，提出了新的设计方案，大大的节约了成本，避免资源浪费。

关键词：YE3；高效电机；节材

中图分类号：TM3 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）004-000361-01

随着我国加入WTO，我国电机行业所面临的国际社会的巨大竞争压力和挑战日益加剧。从国际和国内发展趋势来看，推广中国高效电机是非常有必要的，这也是产品发展的要求，使我国电机产品跟上国际发展潮流，同时也有利于推进行业技术进步和产品出口的需要。据统计，2002年我国电机耗电占全国耗电量的60%以上，其中小型三相异步电动机耗电约占35%，是耗电大户，所以开发中国高效电机是提高能源利用率的重要措施之一，符合我国发展的需要，是非常必要的。

相关机构做过计算，如果将所有电机效率提高5%，则全年可节约电量达765亿千瓦时，这个数字接近三峡2008年全年发电量。所以说高效节能电机行业的发展空间大、需求性强。政策方面，国家标准化管理委员会于2012年发布了强制性标准《GB 18613-2012中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》。但是现在面临的问题是高效电机的成本愈来愈高，产品在国际上没有价格优势，本文介绍的节材电机，相对于传统高效电机，采用了新的结构件及新的电磁，在满足高效电机性能的基础上，成功的降低了成本，提高了产品的竞争力。下面以高效电机YE3-160电机为例，从两个方面阐述高效电机节材思路，分析样机实验成果。

一、改进电机结构设计

传统YE3-160高效电机使用的是Y2基础系列电机的前端盖，基础系列电机的端盖为满足通用性，端盖上带有注油结构，根据实际情况决定是否打注油孔，并且都配有轴承内盖，然而本高效电机是不需要注油的，端盖上注油结构完全是浪费材料。因此节材后的电机在设计端盖时直接去掉注油结构节省了材料，而且不再需要使用内盖，这样每台电机不仅节省材料，而且减少了一道安装内盖的工序，节省材料的同时又节约了工时，成功降低了物力与人力的成本。

二、减少电机电磁材料

影响电机使用效率的主要因素有：定子损耗、转子损耗、铁耗、杂散损耗、风摩耗五大损耗。我们可以通过控制五大损耗来实现保证电机效率的同时，达到节约成本的目的。

1.定子损耗、转子损耗

经过研究发现传统电机定子冲片与转子冲片槽型比较大，定子冲片净面积仅剩192.44cm2，转子冲片净面积为160cm2，这样消耗的铜和铝就会多，所以我们尝试减小槽型尺寸的办法使定子冲片净面积提高到了208.64cm2，转子冲片净面积提高到了187.01cm2。之后再通过微调定子线圈的线规与匝数，经计算，减少铜和铝用量的同时，成功地将效率控制在了高效电机效率要求范围内。这样以来每台电机所需的铜和铝大大的降低了，保证效率要求的基础上节约了成本。

2.铁耗

电机可以通过减小磁密度，增加铁心的长度来降低磁通密度，但这会导致电机本身所需的铜、铁、铝重量随之增加；减少铁心片厚度来减少电流的损失，例如使用冷轧钢片代替热轧钢片可以减小硅钢片厚度，但薄铁心片会增加铁心片数目增加成本；所以最终我们通过研发，决定采用先进的热处理及制造技术，顺着硅钢片的碾轧方向裁剪并对硅钢冲片进行热处理，有效降低10%-20%的损耗，提升电机的效率的同时，又避免增加电机材料。

从计算结果上来看，节材后的电机，铁的使用量为原来的96%，铜为原来的76.6%。铝为原来的55%，节材后的电机在铜、铁、铝的用料上都远远优于传统电机，从而大大的节约了电机的制造成本，提高产品的竞争力。

三、实验结果

从实验结果上看，节材后电机效率仅下降0.37%，依然能满足IE3效率电机标准。因此，此节材方案，即降低了电机生产成本，又保证了电机使用性能，且具有很高的可实施型，具备批量生产的条件。

四、结论

经过设计研发和实验结果发现，节材后的高效电机具有很高的可实施性，不仅满足高效电机的效率要求，而且各方面性能也有所提升，既节约了成本又改善了性能，即提高产品市场竞争力，又为以后的电机节材工作奠定了基础。